CC BY
13
- © Т.П. Яковлева, 2014
УДК 550.81502.3
Т.П. Яковлева
ПРИМЕНЕНИЕ КРИТЕРИЕВ УСТОЙЧИВОСТИ ПРИРОДНЫХ СИСТЕМ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ РАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ (НА ПРИМЕРЕ БАЙКИТСКОЙ АНТЕКПИЗЫ)
Рассмотрено влияние разведочных работ на компоненты окружающей среды на территории Байкитской антеклизы. Выявлены закономерности между скоростью реверсии почв и почво-грунтов и типом элементарных ландшафтов, во многом предопределяющих экологическую емкость экосистемы и ее способность к самовосстановлению.
Ключевые слова: углеводороды, месторождение, разведочные работы, поисковые работы, окружающая среда, бурение, поисковая скважина, ландшафт, экологический мониторинг, почвы, концентрация, химический элемент, самовосстановление.
Экология - это относительно новая область науки, возникшая во второй половине XX в. и получившая распространение в 1960-е гг., в связи с ухудшающимся состоянием окружающей среды. Экология в нефтяной добыче как отдельное направление появляется в 1980-е гг. До недавнего времени основные усилия исследователей были сосредоточены на вопросах загрязнения нефтью морских экосистем. Проблемы воздействия нефтяных предприятий на ландшафты освещены значительно хуже.
И.И. Мазур (родился в 1948) внес неоценимый вклад в вопросы экологии нефтегазового строительства и экологию нефтегазового комплекса в целом. Он является основоположником нового научного направления - «инженерная экология», которое получило широкое признание в России и за рубежом. Г.Е. Пановым, Л.Ф. Петряшиной, Г.Н. Лысяным (1986) рассмотрены источники воз-
«Ни один ученый не может сомневаться - на этом основании строится вся наука, - что при изучении им природы он встречается не с индивидуальными случайностями, а с научными закономерностями».
В.И. Вернадский
можного поступления в атмосферу, водоемы и почву загрязняющих веществ с производственных объектов нефтяной и газовой промышленности. В.Т. Трофимовым, Д.Г. Зилингом рассмотрены теоретические положения экологической геологии, критерии состояния эколого-геологических условий, методика инженерно-экологических изысканий и составления эколого- геологических карт. Необходимо отметить, что основным компонентом природной среды, несущим в себе долговременную информацию о техногенном воздействии, является почва, которая одновременно выступает главным физико-химическим барьером на пути миграции техногенных элементов. Продолжительность пребывания техногенных загрязнителей в почве больше, чем в других компонентах биосферы. Таким образом, при изучении вопроса воздействия геологоразведочных работ и нефтедобывающих производств на окружа-
ющую среду повышенное внимание необходимо уделять почвам [1, 2].
Почвы являются ведущим звеном наземных экосистем. Почва как объект наблюдения и контроля имеет ряд важных специфических особенностей. Одним из важнейших нормативов, лимитирующих степень загрязнения почв химических веществом, является ПДК этого вещества. В случае отсутствия ПДК для отдельных видов токсинов на практике применяется сравнение найденных уровней загрязнений с естественным фоновым уровнем или кларками. Обычно под фоновым уровнем понимают уровень содержания веществ в почве, который соответствует условиям, исключающим дополнительное попадание данного вещества в почву. Однако, зависимость естественного содержания химических соединений от типа почв, климата, рельефа местности, вида растительности и других факторов в сочетании с масштабным антропогенным влиянием на почвенный покров во многих случаях приводит к невозможности оценки природного фонового уровня тех или иных загрязнителей. Данные по загрязнению почв, накопленные к настоящему времени, носят разрозненный характер и единой системы не образуют. Решение экологических проблем осложняется слабой изученностью геохимических процессов, возникающих в трансформированных природных комплексах, неразработанностью моделей посттехногенного развития ландшафтов, отсутствием знаний о механизмах преобразования окружающей среды. Во многих районах плохо изучены исходные природные процессы, свойства местных ландшафтов и закономерности их функционирования.
В работах А.И. Перельмана подробно рассмотрены общие вопросы геохимии ландшафтов, предложена классификация геохимических ланд-
шафтов и рассмотрены основные виды ландшафтов. Так на ландшафтной карте СССР континентальная сибирская тайга показана в Западной Сибири и частично в Восточной Сибири (Енисейский кряж, Приангарье, Саяны). Таким образом, на карте объединены немерзлотные и мерзлотные районы. Однако геохимическое значение многолетней мерзлоты так велико, что сибирские таежные ландшафты А.И. Перельман разделил на два самостоятельных отдела: таеж-но-мерзлотный и таежный без многолетней мерзлоты. Таежно-мерзлотные ландшафты предложено объединять в один отдел, не смотря на то, что они распространены в условиях континентального, резкоконтинентального и частично приокеанического климата. В Приангарье эти ландшафты изучались В.А. Снытко. Таежные ландшафты без многолетней мерзлоты изучены Е.Г. Нечаевой на Обь-Иртышском междуречье. А.И. Перельман также дал определение техногенному ландшафту (антропогенному) - это такой ландшафт, своеобразие которого определяется техногенной миграцией, хотя в них развиваются и все другие виды миграции (биогенная, физико- химическая, механическая).
М.А. Глазовская является автором фундаментальных работ по почвоведению, геохимии природных и техногенных ландшафтов, она обобщила методологические основы оценки эколого-геохимической устойчивости почв к техногенным воздействиям. Ею выделены типы ландшафтно-гео-химических районов России, различающихся по характеру ответных реакций на техногенные воздействия при нефтедобыче.
В работах А. Кабата-Пендиас и X. Пендиаса (1989) дано освещение уровней знаний геохимических и биогеохимических процессов, которые прямо или косвенно влияют на рас-
пределение химических элементов в почвах и растениях как в природных, так и в техногенных условиях. Определены природные и техногенные эмиссии микроэлементов в атмосферу и факторы мобилизации (£Р - отношение природной эмиссии к техногенной), построен ряд элементов по фактору мобилизации. Выявлено, что привнос в почвы техногенных микроэлементов с аэрозольными выпадениями не только повышает их концентрацию в почвах, но и изменяет соотношение между элементами: относительное содержание Нд и РЬ возрастает в сотни раз, Ад, Мо, БЬ, Аэ, 7п, С< Си - в десятки раз, Бп, N1, V, Сг - менее чем в 10 раз, а относительное содержание Со, Мп в сравнении с природными нормами даже уменьшается [2, 3].
Красноярский край расположен, в основном, в пределах Восточной Сибири, в бассейне реки Енисей. Вдоль левого берега Енисея располагается низменная долина, а вдоль правого - Среднесибирское плоскогорье, высота которого достигает 500-700 м выше уровня моря. На Севере край омывается Карским морем и морем Лаптевых. Протяженность территории от севера до горных районов южной Сибири почти 3000 км. На Востоке край граничит с республикой Саха (Якутия) и Иркутской областью, на юге - с республикой Тува и республикой Хакасией, на западе с республикой Алтай - Кемеровской и Тюменской областями, а также Ханты-Мансийским и Ямало-Ненецким автономным округами. На территории края, в окрестностях озера Виви (Эвенкийский муниципальный район) расположен географический центр России. Расстояние от г. Красноярска до г. Москвы 3955 км.
Города Красноярск, Норильск и Минусинск в 2007 г. вошли в приоритетный список городов с наибольшим
уровнем загрязнения воздуха. Очень высокий уровень загрязнения воздуха в Красноярске определяют бенз(а) пирен, формальдегид, диоксид азота, взвешенные вещества, в Норильске и Минусинске - бенз(а)пирен.
Качество воды подземных источников является неудовлетворительным. Доля проб воды источников централизованного водоснабжения (подземных и поверхностных), не отвечающих гигиеническим нормативам по санитарно-химическим показателям, увеличилась с 26,8% в 2006 г. до 33,7% в 2007 г., по микробиологическим показателям с 5,7 до 8,5%.
В 2007 г. в системах оборотного и повторно-последовательного водоснабжения использовано 3182 млн м3 воды, экономия свежей воды - 58%. В поверхностные водные объекты в 2007 г. сброшено 2531,24 млн м3 сточных вод, в том числе 448,93 млн м3 (18%) загрязненных сточных вод, 50,91 млн м3 (2%) нормативно очищенных. К крупным источникам сброса загрязненных сточных вод относятся: ОАО «ГМК «Норильский никель» (28,9 млн м3 без очистки), Энергопредприятие «Богу-чанская ГЭС» (11,7 млн м3 без очистки), МУП «Канализационно-очист-ные сооружения» (43,2 млн м3, в т.ч. 4,4 млн м3 без очистки).
На начало 2007 г. на балансе предприятий края имелось в наличии 1205 млн т отходов производства и потребления; образовалось за год 233,3 млн т отходов. С учетом передачи отходов для использования, обезвреживания, захоронения, размещения на конец 2007 г. на балансе предприятий оставалось в наличии около 780,5 млн т отходов.
В марте 2007 г. на ООО «Крас-цветметавтоматика», г. Красноярск обнаружена ртуть (около 3 кг) на площади 50 м2, концентрация паров ртути достигла 80 ПДК. Как видно из приведенных данных, основной вклад
в загрязнение окружающей среды Красноярского края вносит крупная промышленность. 17 городов края производят 76,6% вредных выбросов. Основные выбросы производят Норильск и Красноярск. На территории Красноярского края образуется до 290 млн т твердых отходов в год. Подавляющая их часть возникает при добыче и первичной переработ- Состояние окружающей среды на территории Краске полезных ископаемых. ноярского края Доля вторичного использо-
вания отходов не превышает 26%. Зарегистрировано свыше 290 несанкционированных свалок. В водные объекты края сбрасывается 480 млн м3 жидких отходов. Состояние окружающей среды на территории края отображено на рисунке. Уверенно отслеживается динамика по увеличению объемов лицензирования, в том числе по выдаче лицензий на геологическое изучение недр с целью поисков месторождений углеводородного сырья. Данный факт говорит о том, что нагрузка на окружающую среду Красноярского края, связанная с пользованием недрами, в дальнейшем будет возрастать [3, 4].
На сегодняшний день большая часть работ по проблемам загрязнения окружающей среды химическими элементами носит теоретический характер. Необходимо отметить, что вопросы изучения скорости накопления загрязняющих веществ и последующей реверсии почво- грунтов являются актуальными для территории Восточной Сибири (зона строительства нефтепровода Восточная Сибирь - Тихий океан), так как поверхность ее сложена молодыми и древними отложениями с большими перепадами высот. Это влияет как на разнообразие геохимического фона,
так и на скорость миграции химических элементов. В летний период 2007 г. на территории Красноярского края были проведены исследования по экологическому мониторингу участков, на которых осуществлялось строительство поисковых скважин на нефть и газ. Вертикальные скважины типовой конструкции, целевые отложения - песчаники венда и карбонатный рифей. Работы по экологическому мониторингу представляли собой регулярные наблюдения за текущим состоянием компонентов природной среды на всех участках в целом и в пределах буровой площадки, и сравнение полученных показателей с фоновыми концентрациями (полученными в 2006 г. до начала производства буровых работ). Буровые площадки находятся на достаточном расстоянии друг от друга (более 80 км), что исключает возможность оперативного переноса химическим элементов между ними [1].
Первая исследуемая буровая площадка расположена в бореальной ландшафтной зоне среднетаежной подзоны. Вид элементарного ландшафта определен как элювиальный (холмисто-увалистое плато с выходами коренных пород, перекрываемых маломощными щебенистыми-суглини-
стыми осадками; дерновыми и дерново-подзолистыми почвами). Лито-генная основа исследуемой площадки участка представлена отложениями каменноугольной системы и прорвана телами долеритов.
Особое внимание было уделено исследованию почв, так как их способность к аккумуляции загрязняющих веществ очень высока. Фоновые локальные геохимические концентрации химических элементов в почво-грунтах, зафиксированные на элювиальном типе ландшафта в 2006 г., были сопоставимы с региональным уровнем, рассчитанным в 2004 г. ФГУНПП «Аэрогеология» для южной части Эвенкии. Были выявлены некоторые превышения регионального геохимического фона по таким элементам как кобальт (1,7), титан (2,13), стронций (1,6). Но это, по нашему мнению, являлось нормой для элювиального типа элементарного ландшафта в данном регионе. Концентрации других химических элементов в почво-грунтах находились в пределах регионального уровня. По уровню потенциальной экологической опасности (ПЭО < 6) почво-грунты были классифицированы нами как природ-но-безопасные.
В апреле 2007 г. на исследуемой площади началось бурение поисковой скважины. Необходимо заметить, что в ходе строительства скважины исполнитель буровых работ не допускал серьезных нарушений природоохранных норм и правил; аварии, разливы, аварийные выбросы также отсутствовали. Тем не менее, уже в июле 2007 г. анализ суммарного загрязнения почво-грунтов (осуществляемый в пределах буровой площадки) дал следующую картину. В районе амбара для сжигания газа и склада химических реагентов были зафиксированы хлориды и нефтепродукты, содержание которых превышало фоновые
концентрации в 4,1 и 7,5 раз соответственно. Загрязнение грунтов образовывало аномалию, расположенную почти в центральной части буровой площадки (в пределах аномалии содержание кобальта превышало фоновую концентрацию в 2,7 раз, меди - в 2,6 раз, свинца - в 7,5 раз, хлора в 4,1 раз). Концентрация нефтепродуктов в районе промышленной площадки и склада ГСМ превышала фоновый показатель в 7,5 раз (900 мг/кг). Опробование почво-грунтов, которое было осуществлено в сентябре 2007 г., выявило следующее. Максимальная концентрация нефтепродуктов достигала 160 мг/кг, что было ниже показателя, зафиксированного в июне, в 5,6 раз. Содержание кобальта, меди, свинца в почво-грунтах снизилось практически до фоновых показателей. Аномалия, образованная загрязняющими химическими элементами, на порядок уменьшилась в размерах и сдвинулась к складу ГСМ. При этом основными элементами, образующим аномалию, являлись нефтепродукты (склад ГСМ), и стронций (около дизельной установки), что легко объяснимо.
Анализ эколого-геохимических построений за оба периода наблюдений позволяет с уверенностью констатировать, что суммарное загрязнение металлами, солями и нефтепродуктами в почво-грунтах в период с июня по сентябрь существенно снизилось. Весной 2008 г. концентрации загрязняющих веществ снизились практически до фоновых показателей. При этом никаких изменений в технологии работ и ужесточении требований к экологической безопасности не предпринималось (рекультивация не проводилась). Таким образом, снижение концентраций загрязняющих веществ можно объяснить только естественной реверсией почво-грунтов, приуроченных к элювиальному типу элементарного ландшафта.
При обследовании второй буровой площадки, расположенной в пределах трансэлювиального ландшафта (литогенная основа также представлена каменноугольными отложениями) при проведении буровых работ в 2008 г. наблюдалась следующая ситуация. Концентрации хлоридов и нефтепродуктов возросли по сравнению с фоновыми в 6,3 и 8,3 раз соответственно, кобальта в 3 раза, меди в 1,2 раза, свинца в 8,2 раза, хлора в 3,2 раза. При обследовании участка в летний период 2009 г. концентрации перечисленных загрязняющих веществ также снизились практически до фоновых показателей (за исключением нефтепродуктов, концентрация которых снизилась с 6,3 до 2). Таким образом, снижение концентраций загрязняющих веществ можно объяснить только естественной реверсией почво-грунтов, приуроченных к трансэлювиальному типу элементарного ландшафта.
При этом при аналогичных исследованиях, приуроченной к аккумулятивному типу элементарного ландшафта (с той же литогенной основой), процесс самоочищения почво-грунтов нами не зафиксирован. Концентрации загрязняющих веществ в период буре-
ния скважины на третьей из обследованных площадок в 2008 г. увеличивались и по сравнению с фоновыми имели следующие показатели: коэффициент концентрации хлоридов составлял 5,4, нефтепродуктов 5,2, кобальта 2,8, меди 1,6, свинца 2,2 раз, хлора 3,6 раз. При обследовании этого же участка через год (с учетом промежуточных обследований) коэффициенты концентраций перечисленных загрязняющих веществ практически не снизились (за исключением нефтепродуктов, концентрация которых снизилась почти в два раза) [1, 3].
Данный факт, безусловно, требует дополнительного изучения и не дает основания для снижения природоохранных требований при работе в пределах элювиального и трансэлювиального ландшафтов, а скорее предъявляет повышенные требования к работе на аккумулятивном ландшафте. Но уже сейчас уверенно можно говорить о том, что при организации работ, связанных с недропользованием, в обязательном порядке должен быть определен тип элементарного ландшафта (и его литогенной основы), так как он во многом предопределяет экологическую емкость экосистемы и ее способность к самовосстановлению.
1. Специальное информационное аналитическое издание Природные ресурсы Красноярского края. - 2009. - № 3 июнь.
2. Юдахин Ф.Н., Гибайдуллин М.Г. Коробов В.Б. Экологические проблемы освоения нефтяных месторождений севера Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции. -Екатеринбург, Уро РАН, 2002.
_ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
3. Кириченко Ю.В., Яковлева Т.П. Организация и ведение экологического мониторинга при проведении геологоразведочных работ. - Геология и разведка. - 2008. - № 6.
4. Государственный доклад о состоянии и охране окружающей среды в Красноярском крае за 2007 г. - Красноярск, 2008. ИГШ
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ_
Яковлева Татьяна Петровна - аспирант, МГИ НИТУ «МИСиС», e-mail: ud@msmu.ru.
UDC 550.81502.3
THE APPLICATION OF STABILITY OF CRITERIA OF NATURAL SYSTEMS AT CARRYING OUT OF EXPLORATION WORKS (ON AN EXAMPLE BAIKITSKAYA ANTYCLISE)
Yakovleva T.P., Graduate Student,
Moscow Mining Institute, National University of Science and Technology «MISiS», e-mail: ud@msmu.ru.
The article contains the review of influence of exploration works (on an example Baikitskaya ant^/clise) in territory of Baikitskaya antyclise. Laws between speed of self-restoration of soils and types of elementary landscapes on which they are located are revealed.
Key words: hydrocarbons, oilfield, prospecting works, researching works, environmental, drilling, researching well, landscape, ecological monitoring, soil, concentration, chemical element, reverse.
REFERENCES
1. Specialnoe informacionnoe analiticheskoe izdanie Prirodnye resursy Krasnojarskogo kraja, 2009, no 3
2. Judahin F.N., Gibajdullin M.G. Korobov V.B. Jekologicheskie problemy osvoenija neftjanyh mestorozh-denij severa Timano-Pechorskoj neftegazonosnoj provincii (Ecological problems in oilfield development in the north of Timano-Pechora petroleum province), Ekaterinburg, UrO RAN, 2002.
3. Kirichenko Ju.V., Jakovleva T.P. Geologija i razvedka. 2008, no 6.
4. Gosudarstvennyj doklad o sostojanii i ohrane okruzhajushhej sredy v Krasnojarskom krae za 2007 g. (State report on the environment status and protection in the Krasnoyarsk Territory in 2007), Krasnoyarsk, 2008.
ОСОБЕННОСТИ ВЕДЕНИЯ ЗАКЛАДОЧНЫХ РАБОТ ПРИ ОТРАБОТКЕ УРАНОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ СТРЕЛЬЦОВСКОЙ ГРУППЫ ЭТАЖНО-КАМЕРНОЙ СИСТЕМОЙ РАЗРАБОТКИ
(№ 1030/08-14 от 09.06.14, 5 с.)
Стародумов Алексей Владимирович - заместитель директора, ОАО «ВНИПИпромтехнологии», e-mail: vnipipt@vnipipt.ru.
DOING FILLING OPERATIONS WHEN MINING URANIUM DEPOSITS STRELTSOVSKY GROUP STOREY-CHAMBER MINING
Starodumov A.V., Deputy Director, VNIPIpromtechnologii OJSC, e-mail: vnipipt@vnipipt.ru.
_ РУКОПИСИ,
ДЕПОНИРОВАННЫЕ В ИЗДАТЕЛЬСТВЕ «ГОРНАЯ КНИГА»
